低分子肝素對心臟手術(shù)患者血清炎性因子、氧化應(yīng)激和肺表面活性因子的影響研究*

侯思雨，郭子健，王昀璐，劉淑亞

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院/北京市心肺血管疾病研究所，北京 100029；2.北京大學(xué)口腔醫(yī)院,北京 100081；3.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院,北京 100020；4.北京佳禾口腔醫(yī)院,北京 102218)

在目前的臨床實踐中，由體外循環(huán)(CPB)所致的肺損傷是心內(nèi)直視手術(shù)較為常見的并發(fā)癥，也是導(dǎo)致術(shù)后患者死亡的常見原因[1-2]。由CPB引發(fā)的全身炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)可能是CPB所致肺損傷的關(guān)鍵因素之一，SIRS會引發(fā)過量自由基的表達，進而促進多種炎性因子的釋放[3-4]。低分子肝素是當(dāng)前臨床上用于預(yù)防深靜脈血栓形成、手術(shù)后血栓栓塞及肺栓塞的常用藥物，近年來也在膿毒血癥的診治領(lǐng)域中得到應(yīng)用[5-6]。然而，目前對低分子肝素抗炎、抗血栓及抗氧自由基的藥物作用機制還缺乏較為深入的研究和探討?；诖?，本研究選取2015年1月至2018年1月首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院住院的單獨主動脈瓣狹窄手術(shù)診治患者170例作為研究對象，通過檢測手術(shù)患者血清肺表面活性因子、氧化應(yīng)激、肺功能相關(guān)指標，分析低分子肝素對心內(nèi)直視手術(shù)患者外周血炎癥細胞因子、氧化應(yīng)激指標、肺表面活性因子水平的影響，旨在為臨床診治提供理論基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2015年1月至2018年1月首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院住院的單獨主動脈瓣狹窄手術(shù)診治患者170例作為研究對象，所有患者都由同一組醫(yī)師完成手術(shù)，術(shù)后均康復(fù)出院。將患者隨機分為治療組和對照組，每組85例。2組患者性別、年齡、體重、心胸比及術(shù)前血氧分壓(PO2)等一般資料比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。納入標準：(1)年齡小于60歲；(2)術(shù)前超聲心動圖檢查顯示，主動脈瓣口中度狹窄(面積為1.0～1.5 cm2)，具備主動脈瓣置換術(shù)適應(yīng)證；(3)紐約心功能(NYHA)分級Ⅱ～Ⅲ級；(4)患者及家屬均簽署《臨床研究知情同意書》，且經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理委員會同意。排除標準：(1)患者年齡大于60歲；(2)存在聯(lián)合瓣膜病變或者存在其他心臟疾??；(3)需要采取安排二次手術(shù)；(4)術(shù)前患有心內(nèi)膜炎癥、血液病癥、糖尿病、肝功能不全、腎功能不全；(5)最近服用過激素類藥品或?qū)Υ舜窝芯拷Y(jié)果造成干擾的各類藥品。

表1 2組一般資料比較

1.2方法

1.2.1麻醉方式

1.2.1.1麻醉誘導(dǎo) 所有患者術(shù)前均進行利尿、補鉀等治療，并在術(shù)前給予地西泮0.01 g。麻醉誘導(dǎo)前，治療組患者采用皮下注射的方式，給予低分子肝素鈣1支(5 000 IU)治療；對照組皮下注射等體積的生理鹽水。麻醉0.5 h時，對患者心肌注射哌替啶1 mg/kg與東莨菪堿0.01 mg/kg，麻醉誘導(dǎo)時給予患者注射維咪唑鎮(zhèn)定0.1 mg/kg和庫溴銨0.1 mg/kg。為避免患者血壓和心率波動幅度過大，麻醉誘導(dǎo)全程盡量維持穩(wěn)定。對于術(shù)前檢測出心功能較差或體質(zhì)較弱的患者，應(yīng)適當(dāng)減少誘導(dǎo)藥用量，以免出現(xiàn)過小的體循環(huán)壓力和心肌灌注不足的情況。

1.2.1.2麻醉維持 對患者進行氣管插管，接呼吸機進行通氣支持，潮氣量維持在6～10 mL/kg，呼氣末動脈血二氧化碳分壓(PaCO2)維持在35～45 mm Hg，刺穿橈主動脈進行置管，并檢測有創(chuàng)血壓。右方頸部內(nèi)側(cè)靜脈刺穿置管，持續(xù)監(jiān)測中心靜脈壓。手術(shù)全程連續(xù)靜脈泵入丙泊酚、咪唑安定進行持續(xù)麻醉，間歇吸入七氟醚進行復(fù)合麻醉。

1.2.1.3CPB 將灌注針沿升主動脈至右心室導(dǎo)管路線插進主動脈根處，構(gòu)建CPB。經(jīng)過右上肺靜脈放入左心房導(dǎo)流管以降低左心室舒張壓，取平臥位，使用人工心肺機(美國Stocket St型)進行非搏動灌注，預(yù)充液均使用晶型與膠體，構(gòu)建成年型膜肺，以實現(xiàn)機體肝素化(3 mg/kg)。稀釋血紅蛋白至80 g/L，中低溫心臟停搏，順灌冷血停搏液至主動脈根處，待心臟停搏后，將心臟停搏液每0.5小時灌入冠形動脈口。術(shù)中要求溫度為25～28 ℃、血液稀釋度為20%～28%、灌注量為60～80 mL/(kg·min)，對激活全血凝固時間(ACT)進行檢測，待ACT大于480 s即進行CPB，鼻咽溫度降至32 ℃時行主動脈阻斷，使呼吸暫停，并向心肌灌注停跳液，以誘導(dǎo)心跳停止。為保護心肌，心腔內(nèi)需放入冰沙。

1.2.2手術(shù)方式 病變主動脈瓣均采用主動脈根部橫切，可逐次切除鈣化加劇的瓣體，并采用豎直褥式進行縫合，置換為主動脈瓣機械瓣或生物瓣。機械瓣、生物瓣更換例數(shù)分別為25例和5例。

1.2.3檢測指標 采用放射免疫法(RIA)檢測血清血栓素(TXA2)、人6酮前列腺素F1a(6-keto-PGF1a)因子水平。采用雙抗體夾心ABC-酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)測定血清肺表面活性蛋白A(SP-A)、肺表面活性蛋白D(SP-D)、肌鈣蛋白I(cTnI)、氨基末端B型利鈉肽前體(NT-proBNP)水平。采用ELISA檢測血清白細胞介素(IL)-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平。采用比色法測定肺表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)水平。記錄麻醉機與呼吸機系統(tǒng)監(jiān)測的患者呼吸指數(shù)(RI)、電圖ST段壓低幅度。

2 結(jié) 果

2.12組患者血清TXB2水平變化 CPB前2組患者血清TXB2水平比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。CPB后2組患者血清TXB2水平均高于CPB前，且治療組血清TXB2水平高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 2組患者血清TXB2水平變化

2.22組患者血清6-keto-PGF1a水平變化 CPB前2組患者血清6-keto-PGF1a水平比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。CPB后2組患者血清6-keto-PGF1a水平均高于CPB前，且治療組血清6-keto-PGF1a水平高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 2組患者血清6-keto-PGF1a水平變化

2.32組患者血清SP-A、SP-D水平變化 CPB前2組患者血清SP-A、SP-D水平比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。CPB后2組患者血清SP-A、SP-D水平均低于CPB前，且治療組血清SP-A、SP-D水平低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

表4 2組患者血清SP-A、SP-D水平比較

2.42組患者氧化應(yīng)激指標水平變化 CPB前2組患者血清SOD、MDA水平比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。CPB后2組患者SOD水平高于CPB前，MDA水平低于CPB前，且治療組SOD高于對照組，MDA低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表5。

2.52組患者血清炎癥細胞因子水平 CPB前2組患者TNF-α、IL-6及IL-10水平比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。CPB后，2組患者的血清TNF-α、IL-6及IL-10水平均低于CPB前(P<0.05)，且治療組患者的血清TNF-α、IL-6及IL-10均低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表6。

表5 2組患者氧化應(yīng)激指標水平比較

表6 2組患者血清炎癥細胞因子水平

2.62組患者心肌損傷相關(guān)指標 CPB前2組患者心肌損傷相關(guān)指標ST段壓低幅度、cTnI及NT-proBNP水平比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，CPB后2組患者心肌損傷相關(guān)指標ST段壓低幅度、cTnI及NT-proBNP水平均高于CPB前，且對照組ST段壓低幅度、cTnI及NT-proBNP水平高于治療組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表7。

表7 2組患者心肌損傷相關(guān)指標

2.82組患者RI比較 CPB前2組患者的RI比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。CPB后2組RI均高于CPB前，而治療組RI低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表8。

表8 2組患者RI比較

3 討 論

心臟手術(shù)發(fā)展迅速，心內(nèi)直視手術(shù)及心肌保護技術(shù)也在逐步完善，與之相關(guān)的手術(shù)并發(fā)癥和病死率呈逐漸下降之勢，但CPB引發(fā)的心臟外多個器官受損仍難以避免，特別是CPB后對肺部造成損傷而引起的肺部并發(fā)癥已被認為是影響患者心臟術(shù)后病死率和恢復(fù)程度的主要因素[7-8]。低分子肝素(LMWH)由于其自身的血小板弱親和性特點，在不影響血管內(nèi)表皮組織其他功能的情況下可顯著減少血栓的產(chǎn)生，而且對微循環(huán)的血流動力學(xué)亦有明顯改善，在臨床上已被廣泛采用[9]。

TXB2和6-keto-PGF1a水平通常是用于反映血管內(nèi)皮功能的重要指標[10-11]。2組血清TXB2和6-keto-PGF1a水平在CPB后迅速升高，然后逐漸下降，治療組血清TXB2及6-keto-PGF1a水平在CPB后30 min水平達到頂峰，然后下降；對照組血清TXB2及6-keto-PGF1a水平在CPB后2 h達到頂峰，然后下降。在CPB后30 min至2 h期間，治療組患者的血清TXB2、6-keto-PGF1a水平均高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；而在CPB前，2組患者的血清6-keto-PGF1a水平比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。提示在心內(nèi)直視手術(shù)中，肺部缺血再灌注使超氧離子產(chǎn)生增多，損傷肺部血管內(nèi)皮組織并使血管通透性顯著增強，而CPB可誘發(fā)機體炎性細胞因子增加，造成肺損傷的發(fā)生和發(fā)展。

IL-6及IL-10是一類能夠反映組織早期損傷的2個重要炎癥指標[12-13]。TNF-α是肺組織中炎性反應(yīng)中的特異細胞因子之一[14-15]。CPB后，2組患者的血清TNF-α、IL-6、IL-10水平均低于CPB前，且治療組血清TNF-α、IL-6及IL-10水平均低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明低分子肝素可調(diào)節(jié)機體的免疫系統(tǒng)，進而對整體的病情發(fā)展過程產(chǎn)生影響，有預(yù)防和治療雙重效果。

MDA水平是反映機體細胞受自由基損傷程度的重要指標之一[16]。SOD在機體氧化及抗氧化的過程中發(fā)揮重要作用[17]。本研究中，CPB后2組患者SOD水平明顯高于CPB前，MDA水平顯著低于CPB前，且治療組患者的血清SOD水平高于對照組，MDA水平低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，提示低分子肝素能夠通過降低MDA水平和提升SOD水平，進而降低脂質(zhì)過氧化的連鎖反應(yīng)，實現(xiàn)對肺的保護作用。

SP-A被認為是評估肺損傷、血氣屏障損傷及其程度的敏感指標[18]。血漿SP-D水平與肺損傷嚴重程度有直接關(guān)系，是肺損傷的特異性指標之一[19-20]。本研究發(fā)現(xiàn)，CPB后2組患者SP-A、SP-D水平均顯著低于CPB前，且治療組血清SP-A、SP-D水平顯著低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明低分子肝素能夠減少心臟術(shù)后的肺部損傷。

cTnI、NT-proBNP是評價圍手術(shù)期心肌損傷程度的最常見標志物。cTnI在臨床上被認為是評價心肌損傷程度的“金標準”。NT-proBNP是一種常用的神經(jīng)內(nèi)分泌指標，其水平的高低常用來評價心功能狀態(tài)和心肌缺血程度，且敏感度和特異度較為理想。RI是肺泡-動脈氧分壓[P(A-a)DO2]與動脈氧分壓(PaO2)的比值，該數(shù)值還受到通氣狀況、肺彌散功能、通氣血流比值等某些因素的影響。RI與機體肺功能狀態(tài)顯著相關(guān)，是用來評價患者肺功能狀態(tài)的可靠指標。RI正常值通常小于或等于1.0，當(dāng)出現(xiàn)肺內(nèi)分流時可大于或等于5.0。本研究結(jié)果顯示，2組CPB后RI、ST段壓低幅度、cTnI及NT-proBNP水平均顯著高于CPB前，且治療組ST段壓低幅度、cTnI及NT-proBNP水平均顯著高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明2組CPB后均可提升患者心肌損傷因子水平，但治療組干預(yù)效果更為明顯。

研究顯示，肝素及其低分子量衍生物的抗氧化作用機制可能與其特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)，其結(jié)構(gòu)中包含自由基庫中的糖胺聚糖或聚陰離子，后者具有螯合游離鐵等無機離子并抑制自由基生成的能力。以上結(jié)構(gòu)與肝素結(jié)合域結(jié)合后，可將SOD限制在細胞表面，從而抑制自由基對組織的損傷[21-23]。有報道稱，炎性細胞因子的增加與氧化應(yīng)激的增加有相關(guān)性，而炎性反應(yīng)的觸發(fā)機制通常被認為是氧化應(yīng)激激活核因子-κB(NF-κB)途徑，從而導(dǎo)致細胞因子的反式激活[24-25]。作者認為，低分子肝素的抗炎作用可能是由于NF-κB途徑失活，從而抑制隨后的細胞因子釋放。由于時間所限，本研究未對術(shù)后患者進行遠期預(yù)后隨訪，而這對效果的研究可能更有臨床意義，將在后續(xù)研究中深入探討。

綜上所述，LMWH在心臟手術(shù)中能夠有效降低患者炎性因子水平，改善患者氧化應(yīng)激水平，同時能夠有效降低肺表面活性因子水平，對肺有保護作用，值得在臨床進行推廣應(yīng)用。至于用肝素及其低分子量衍生物進行更積極的治療后，是否能在細胞和結(jié)構(gòu)水平上提供更大的心臟保護仍有待確定，這也是本課題組進一步的研究方向。